[發明專利]石墨烯增強硅?碳復合材料及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201611158064.X
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106784765A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 吳孟強;李肖輝;鞏峰;秦金剛;汪東霞;劉文龍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/62
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙)51232
• 代理人: 敖歡,葛啟函

1.一種石墨烯增強硅-碳復合材料，其特征在于包括：硅基底、硅基底上的中間碳層、中間碳層外面的石墨烯層。

2.根據權利要求1所述的石墨烯增強硅-碳復合材料，其特征在于：所述硅基底為1-3um的微米硅、或50-100nm的納米硅、或多孔硅，所述多孔硅為孔洞大小為10nm～30nm的微米多孔硅或者孔洞大小為0.5nm～2nm的納米多孔硅。

3.根據權利要求1所述的石墨烯增強硅-碳復合材料，其特征在于：所述中間碳層的碳源選自葡萄糖、蔗糖、石墨、聚偏氟乙烯其中的一種。

4.權利要求1至3任意一項所述的石墨烯增強硅-碳復合材料作為鋰離子電池負極材料的用途。

5.權利要求1至3任意一項所述的石墨烯增強硅-碳復合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)選取上述微米硅或納米硅或多孔硅的粉末進行預處理去除表面的氧化層后待用；

(2)將上述預處理后的硅粉和中間碳層的碳源加入去離子水混合攪拌，所述中間碳層的碳源與硅粉的質量比為(1:10)～(3:5)，然后烘干、搗碎、煅燒，得到內部為硅粉外部包覆中間碳層的粉末；

(3)將上述包覆中間碳層的粉末和氧化石墨烯加入去離子水混合，包覆中間碳層的粉末與氧化石墨烯的質量比為(5:1)-(20:1)，然后超聲攪拌混合均勻，倒入高壓反應釜中水熱反應、冷凍干燥，即得到石墨烯增強硅-碳復合材料。

6.根據權利要求5所述的石墨烯增強硅-碳復合材料的制備方法，其特征在于：步驟(2)中的中間碳層的碳源與硅粉的質量比為1:5。

7.根據權利要求5所述的石墨烯增強硅-碳復合材料的制備方法，其特征在于：步驟(3)中包覆中間碳層的粉末與氧化石墨烯的質量比為10:1。

8.根據權利要求5所述的石墨烯增強硅-碳復合材料的制備方法，其特征在于：所述中間碳層的碳源若為葡萄糖，步驟(2)中煅燒時的溫度為600℃，煅燒時間為6h；若中間碳層的碳源為聚偏氟乙烯，步驟(2)中煅燒時的溫度為500℃，煅燒時間為4h。

9.根據權利要求5所述的石墨烯增強硅-碳復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中在高壓反應釜水熱反應時將超聲攪拌后的混合物倒入高壓反應釜中，放入烘箱進行反應，烘箱的溫度為180℃、烘箱內的反應時間為12h。

10.根據權利要求5所述的石墨烯增強硅-碳復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中的冷凍干燥進一步為：水熱反應后生成氣凝膠或者水凝膠，之后將其移入低溫設備使凝膠凍結備用，凝膠凍結之后，放入冷凍干燥機進行冷凍干燥，干燥的溫度設定為-50℃。